基于6100原子量子比特的光学镊子阵列实现长时相干与高保真操控

来自国际领先团队的研究人员通过开发大规模光学镊子阵列技术，成功实现了超过6100个中性原子的高精度囚禁与操控。该研究突破了量子比特规模、相干时间（12.6秒）和成像保真度（99.99%）的多项纪录，并演示了可扩展的量子计算操作方案，为大规模量子纠错和通用量子计算奠定了关键技术基础。

光学镊子阵列（optical tweezer arrays）技术正在彻底改变原子与分子物理学领域，已成为量子计算、量子模拟和精密测量研究的核心平台。本研究成功构建了约12,000个位点的镊子阵列，其中囚禁了超过6,100个具有高度相干性的中性原子量子比特。

在实现大规模原子阵列的同时，该研究创造了超精细量子比特在光学镊子中的最长相干时间记录——达到12.6秒。在室温环境下实现了约23分钟的原子的囚禁寿命，成像存活率创下99.98952%的新纪录，成像保真度超过99.99%。

研究团队进一步提出了分区式量子计算（zone-based quantum computing）方案，并在大空间尺度上演示了保持相干性的量子比特传输、拾取/放置等关键操作，这些操作通过交错随机化基准测试（interleaved randomized benchmarking）进行表征。结合近期相关技术进展，该成果表明实现具备数千至数万个物理量子比特的通用量子计算与量子纠错系统已成为近期可能实现的目标。